UNIVERSIDAD VERACRUZANA

ANÁLISIS ESTADISTICO DE LA CONTAMINACIÓN EN

HOJAS DE Fraxinus udehi DE LA ZONA

METROPOLITANA DEL VALLE DE MÉXICO

MODALIDAD:

DESARROLLO ESTADÍSTICO

COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL DIPLOMA DE:

ESPECIALISTA EN MÉTODOS ESTADÍSTICOS

PRESENTA:

LUZ AMELIA SÁNCHEZ LANDERO

DIRIGE:

SERGIO HERNÁNDEZ GONZÁLEZ

XALAPA, VER., Agosto de 2013

FACULTAD DE ESTADÍSTICA E INFORMÁTICA

ESPECIALIZACIÓN EN MÉTODOS ESTADÍSTICOS

ANÁLISIS ESTADISTICO DE LA CONTAMINACIÓN EN HOJAS DE

Fraxinus udehi DE LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE

MÉXICO

LUZ AMELIA SÁNCHEZ LANDERO

Xal1-16-1213

FEI_EME_378

Xal1-14-12

3

Agradecimientos

Al Dr. Sergio Hernández González por la dirección y apoyo para este

trabajo.

A la Dra. María Luisa Hernández Maldonado por su apoyo, entusiasmo y

ánimos para culminar.

A la Mtra. María Yesenia Zavaleta Sánchez por su apoyo y consejos para

finalizar este trabajo.

Al Biólogo Julio Cesar Pérez Hernández por las recomendaciones al trabajo.

Al Colegio de Postgraduados campus montecillo, en especial al laboratorio

de Ciencias Ambientales por las facilidades y apoyo para el análisis de las

muestras colectadas.

Dedicatoria

A mi Padre por ser mi inspiración para seguir preparándome siempre (†).

A mi Madre por su apoyo, amor y dedicación. Te quiero Mami Linda.

A mis hermanos Gabriel y Beto y a mis hermosos sobrinos Grecia, Axel,

Christian y Betito a quienes amo y deseo éxito en sus vidas.

A mi novio, amigo y confidente Julio por su paciencia, amor, apoyo y

ánimos, pues en los momentos buenos y difíciles siempre estas a mi lado.

Tú me inspiras a ser mejor persona siempre, te amo mi Juls.

4

A mis amigos y compañeros de la especialidad Eleazar, Irma, Ana Lucia,

Oti, Xani y Agus por los gratos momentos que compartimos en este año.

Al profe Celis la Sra. Carmen y mis amigas las corredoras Zeny, Guille,

Yes, Rubí, Alma Judith, Karina y Nidia porque todas las mañanas es grato

correr a su lado y olvidar por un rato el estrés. Ustedes hacen ameno mi

día.

5

RESUMEN

Se analizó estadísticamente a través de técnicas no paramétricas los

datos obtenidos de biomonitoreo de partículas PM 10 (Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co

y Cd) en tres bosques urbanos de la ciudad de México, los cuales fueron

seleccionados en función de los vientos que predominan la mayor parte del

año y que van de N-SW así como por la importancia ambiental que estos

representa para lo habitantes de la Zona Metropolitana del Valle de

México.

La especie que se seleccionó para biomonitoreo fue Fraxinus uhdei

mejor conocida como Fresno, la cual predomina en la mayor parte de la

reforestación urbana de la ciudad de México. Los resultados obtenidos

muestran diferencias significativas en cuanto a los contenidos de PM 10

según el bosque y la época del año en la que fueron tomadas las muestras.

6

Contenido

I. Introducción ................................................................................................. 9

1.1 Marco Contextual ................................................................................... 11

1.2 Antecedentes .......................................................................................... 11

1.3 Planteamiento del problema .............................................................. 17

1.4 Justificación ............................................................................................ 17

1.5 Objetivos ................................................................................................. 18

1.5.1 Objetivo general ............................................................................... 18

1.5.2 Objetivos particulares ...................................................................... 18

1.6 Hipótesis ................................................................................................. 19

II. MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................ 19

2.1 Aspectos Generales ................................................................................ 19

2.1.1Área de estudio .................................................................................. 19

2.1.2 Delimitación de las áreas de muestreo .............................................. 21

2.1.3Muestreo ............................................................................................... 22

2.2 Diseño estadístico ................................................................................... 24

2.3 Análisis Estadístico ................................................................................ 25

III. Resultados .............................................................................................. 26

3.1 Diferencias entre contenidos de metales por parques ......................... 26

3.2 Diferencias entre contenidos de metales por ciclo estacional .............. 29

IV. Conclusiones ........................................................................................... 37

V. Bibliografía ............................................................................................. 38

7

Lista de Tablas

Tabla 1. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co, Cd, encontradas en los

bosques en material foliar sin lavar; significado de comparación *p ≤ 0.05,

** p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001. ............................................................................. 26

Tabla 2. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co, Cd, encontradas en los

bosques en material foliar lavado; significado de comparación *p ≤ 0.05, **

p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001. ................................................................................. 27

Tabla 3. Diferencias entre contenidos de metales por parque en material sin

lavar. Significado de comparación *p ≤ 0.05, ** p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001. .. 31

Tabla 4. Diferencias entre contenidos de metales por parque en material

lavado. Significado de comparación *p ≤ 0.05, ** p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001. 32

Tabla 5.Concentración de metales permitidos en vegetación urbana con

respecto a los encontrados en este estudio por ciclo estacional. ................... 36

Lista de figuras

Figura 1. Ubicación de las áreas de estudio .................................................. 20

Figura 2. Arboles de Fraxinus udhei (fresno). ............................................... 21

Figura 3. Lavado de hojas. .............................................................................. 23

Figura 4. Proceso de digestión. ....................................................................... 24

Figura 5. Concentración de metales en material foliar sin lavar. ................ 28

Figura 6. Concentración de metales en material foliar lavado ................... 29

Figura 7. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional primavera. a) material sin lavar b)material lavado. ................... 33

Figura 8. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional verano. a) material sin lavar b)material lavado. ......................... 33

8

Figura 9. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional otoño. a) material sin lavar b)material lavado. ........................... 34

Figura 10. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional invierno. a) material sin lavar b)material lavado........................ 35

9

I. Introducción

La contaminación aérea es un serio problema en muchas áreas

densamente pobladas e industrializadas en el mundo (Kambezidis et al.,

1996). El tráfico que se genera por los vehículos automotores es la principal

fuente de contaminación aérea contribuyendo con aproximadamente un

57%-75% del total de emisiones (WHO, 2006).

Hoy en día para la ciudad de México la calidad del aire se considera

como uno de los principales objetos de preocupación entre los distintos

problemas ambientales a los que se enfrentan la ciudad, puesto que ésta

metrópoli es uno de núcleos urbanos con mayor población a nivel mundial;

la elevada concentración de industrias vehículos y el uso domestico de la

energía provocan el deterioro del aire (Alcalá et al., 2008). Las partículas

PM10 son partículas de diámetro aerodinámico equivalente o menor a

10μm. Estas partículas impactan en el medio ambiente, ya que actúan

como catalizadores sobre superficies metálicas, favoreciendo su oxidación

además de absorber gases como oxido de azufre y nitrógeno los cuales

reaccionan con la humedad formando lluvia acida. Las PM10 se consideran

perjudiciales para la salud y su efecto depende de la composición química

que éstas tengan (Vázquez-Cruz, 2009).

El uso de bioindicadores para realizar mediciones de contaminantes,

aporta información sobre los efectos que la contaminación puede tener

sobre los organismos vivos (Klumpp et al., 2004). El uso de plantas como

biondicadores, es altamente utilizado, ya que éstas responden de diferentes

maneras a estímulos externos como lo es la contaminación atmosférica.

Pueden servir como indicadores de la actividad biológica que tienen los

contaminantes atmosféricos sobre ellas, ya que no sólo son sensibles, si no

que proveen respuestas características específicas a contaminantes

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2929435/#CR15http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2929435/#CR30

10

atmosféricos frecuentes (Guderian, 1985). Los contaminantes tienen efectos

tanto directos como indirectos en el metabolismo de las plantas pueden

causar cambios en el contenido de clorofila y la actividad de la peroxidasa,

oclusión de estomas y por lo consiguiente reducción en el proceso de la

fotosíntesis (Pourkhabbaz et al., 2010). Los bosques urbanos y árboles en

ambientes urbanos pueden mejorar la calidad del aire a través de la

filtración y la captura de gases y partículas; por lo que son de gran

importancia para los habitantes de las ciudades, pero éstos pueden también

ser amenazados por la exposición a la contaminación (Anze et al., 2007). Sin

embargo, la capacidad de intercepción del polvo en las plantas, depende de

la geometría de su superficie, y de las características externas de la hoja

como pelos, cutícula, altura, y de la copa de los árboles (Alcalá et al., 2008).

El análisis químico foliar es utilizado y es una forma de seguimiento de

diagnóstico en el sector forestal y estudios del medio ambiente. Se ha

utilizado para deficiencias de nutrientes y estimación de la toxicidad

(Morrison., 1974, Van den Driessche 1974). Este análisis se lleva a través

de la limpieza foliar la cual puede incluir técnicas mecánicas, tales como el

secado, tejido humedecido, viento, y el cepillado entre otros. Así como el uso

de técnicas con agua u otros solventes limpiadores. Varia debido a la

diversidad de especies de plantas, las diferencias de los tejidos, ya que no

existe un procedimiento estándar para todo tipo de muestras (Aboal, 2006).

11

1.1 Marco Contextual

El presente muestra una sección de datos obtenidos para una tesis de

doctorado del Colegio de Postgraduados campus Montecillo, se caracteriza

por la utilización de técnicas estadísticas sobre datos obtenidos a través del

análisis químico en hojas de árboles urbanos de la Zona Metropolitana del

Valle de México en la especie de Fraxinus udehi la cual se encuentra

reportada como abundante en el distrito federal y como tolerante a la

contaminación. Se cuantificó la cantidad de partículas PM 10 de Cu, Zn,

Pb, Ni, Cr. Co y Cd en hojas de los bosques urbanos Naucalli, Chapultepec

y Tlalpan. Para lo cual dichos bosques fueron seleccionaron según su

importancia ambiental y su ubicación geográfica.

Se cuantificó la concentración interna y externa de dichas partículas a

través de una técnica de lavado con ácido etilendiaminotetraacético (EDTA)

y digestión con ácido nítrico (HNO3). Para conocer si existían diferencias de

dicha concentración entre los parques y por ciclo estacional. Ya que no

existen reportes de esto en dicha especie para la Zona Metropolitana del

Valle de México.

1.2 Antecedentes

La Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) es uno de los

lugares más contaminados con una calidad de aire que carece de las

condiciones necesarias para sus habitantes, tal como lo manifestó la

Organización de las Naciones Unidas en 1994. Sin embargo, como bien han

señalado Molina y Molina (2004), existen esfuerzos importantes que

continúan través de enfoques interdisciplinarios para comprender y,

12

finalmente, en gran medida disminuir los impactos que ocasiona la

contaminación.

La cuenca del Valle de México, situada a una altura de 2,240 metros

sobre el nivel promedio del mar, se encuentra rodeada por una cadena

montañosa integrada por las formaciones de la Sierra de Monte Bajo,

Sierra de las Cruces, Sierra del Chichinautzin, Sierra Nevada, Sierra del

Río Frío, la cadena montañosa alcanza su nivel más alto hacia el oriente

con más de 5,000 msnm, mientras que en el norte la altura máxima es de

3,000 msnm. Debido a la altitud, el contenido de oxígeno del aire de la

ZMVM es aproximadamente 23% menor que al nivel del mar, lo que

contribuye a que los procesos de combustión sean menos eficientes y emitan

una mayor cantidad de contaminantes (SMA, 2008).

El entorno montañoso que rodea al Valle de México, constituye una

barrera natural que dificulta la libre circulación del viento y la dispersión

de los contaminantes. Por lo cual se considera una región propicia para la

acumulación de los contaminantes atmosféricos.

Por su altitud, frecuentemente ocurren inversiones térmicas en el Valle

en un importante porcentaje de los días del año. Éste es un fenómeno

natural que causa un estancamiento temporal de las masas de aire frío

sobre la superficie de la tierra. Ello inhibe la capacidad de autodepuración

de ésta y favorece la acumulación de los contaminantes. El estancamiento

perdura hasta que, al transcurrir el día y de manera gradual, la inversión

térmica se rompe debido al calentamiento de la atmósfera, entonces los

contaminantes se dispersan. (SIMAT, 2006)

Por su posición continental entre dos océanos, son frecuentes los

sistemas anticiclónicos que se registran continuamente en la región centro

13

del país, los cuales tienen la capacidad de generar grandes masas de aire

inmóvil en áreas que pueden abarcar regiones mucho mayores que el Valle

de México. Debido a su latitud tropical, la intensa radiación solar que se

registra en el Valle de México a lo largo de todo el año favorece la formación

del ozono. Ello es resultado de las complejas reacciones que la luz

ultravioleta del sol desencadena entre los óxidos de nitrógeno y los

hidrocarburos emitidos a la atmósfera, los cuales son precursores del ozono

y junto con los óxidos de azufre precursores de partículas finas. (Correa,

2004).

De manera natural se reporta que existen 35 metales (conocidos

también como partículas PM 10) que representan un especial interés en lo

que se refiere a la exposición dentro de las actividades antropogénicas. Dos

tercios de ellos pueden entrañar riesgos para la salud si no se manipulan de

forma correcta y pueden tener efectos tóxicos bien definidos en los seres

vivos. En cantidades pequeñas, algunos metales no sólo no son venenosos,

sino que pueden ser esenciales para una buena salud. A estos metales que

se requieren en pequeñas dosis se les conoce como elementos traza ya que

son necesarios en el organismo.

Actualmente la Organización Mundial de la Salud considera los

siguientes elementos como esenciales para la salud son: Na, K, Ca, Mg, Fe,

Mn, Mo, Co, Cu y Zn. Por el contrario, otros metales, incluso en dosis

mínimas, pueden causar un envenenamiento ya sea inmediato o crónico en

cualquier ser viviente llámese ser humano, planta o animal. El resto de los

metales pesados: Cd, Hg, Pb, Sb, etc. son metales no esenciales y tienen

efectos tóxicos.

14

El biomonitoreo a través de plantas se ha realizado en repetidas

ocasiones, con la finalidad de conocer la concentración de metales pesados

que se depositan sobre árboles en ambientes urbanos, se tienen registros de

esto desde los 80`s tal y como lo hizo Porter, 1986; quien realizó un estudio

de nueve procedimientos de lavado, utilizando: Alconox, HCl y Na2 EDTA

en Ailanthus altissima. Los análisis de la hoja minerales de muestras

lavadas y sin lavar se llevaron a cabo con un espectrómetro de absorción

atómica y se analizó Ca, Mg, K, Na, Fe, Zn, Cu y Mn; para determinar Cl se

utilizó un electrodo iónico específico, y para Ti un procedimiento de

espectrofotométrometro. Los datos mostraron que el procedimiento que

consiste en el lavado a mano con el 1% Alconox, seguido por 0.01 m de Na2

EDTA, fue el más efectivo en la eliminación de la superficie de Fe, Cu, Zn y

Ti y dio lugar a pequeños cambios en la hoja de K y Cl.

Krivan, 1987. Estudio el efecto posible del lavado en el tejido foliar

sobre la concentración de metales en cuatro plantas ornamentales (Nerium

oleander L., Ficus microcarpa L. f., Ligustrum lucidum Ait. f., y Duranta

repens L.). Los elementos determinados fueron Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn,

Mg, Ni, Pb, Zn, y V. Se dividió a la muestra en dos porciones, una de éstas

fue lavada con agua destilada, mientras el resto de las muestras no fue

lavada. Se encontraron diferencias significativas en concentraciones de

metales entre lavadas. Además se observo que los efectos del lavado

difieren con la especie y con el contaminante.

Leusch et al., 1995. Observó la bioadsorción de metales pesados (Cd,

Cu, Ni, Pb, Zn) químicamente ligados con la biomasa de las algas marinas

Sargassum fluitans y Ascophyllum nodosum; se analizaron partículas de

dos tamaños (0.105 – 0.295 mm y 0.84 -1.00 mm de diámetro) las cuales se

15

ligaron con formaldehido (FA), glutaraldehído (GA) o fueron embebidas en

polietileno imina (PEI), seguida de ligados de glutaraldehído. La absorción

de metal por las partículas más grandes (0,84 -1.00 mm) fue mayor que en

las partículas más pequeñas. El orden de adsorción de las partículas de

biomasa de S. fluitans fue Pb> Cd> Cu> Ni> Zn, para A. nodosum cobre y

cambio cambiaron de lugar. La absorción de metales en promedio fue Qmax

= 378 mg de Pb g-1 de S. fluitans (FA, en partículas grandes); Qmax = 89

mg de Zn g-1 de S. fluitans (FA, en partículas pequeñas) la mejor absorción

dependió del metal que se tratara. Además, se observó que S. fluitans es un

material más absorbente de metales, aunque esto varia según el tamaño de

las partículas, pues se encontraron excepciones en las que el metal de

absorción por A. nodoso fue mayor. En general la absorción del metal

mostro un orden de GA> FA> PEI.

Alfani et al., 2000. Compararon concentraciones de C, N y S y varios

oligoelementos (Fe, Mn, Na, Zn, Cu, V, Pb, Ni, Cr, Cd) en las hojas de

Quercus Ilex de áreas urbanas en Nápoles en 1989 y 1996. Los muestreos

se realizaron en 25 sitios urbanos (calles con tráfico de diferentes flujos;

parques urbanos y suburbanos) y dos áreas distanciadas de la zona urbana

como testigo. Con relación a 1989, los valores medidos en 1996 denotan un

decremento fuerte de S, Fe, Na, Pb, y Cr, con la excepción de S en los sitios

testigo. Por el contrario, el contenido de C, N y Cd fueron mayores en 1996

que en 1989. Cu y Ni mostraron un incremento en los sitios testigo, así

como en sitios urbanos que dan al mar y en los parques, mientras que en

todos los núcleos urbanos de otros de estos elementos disminuye

notablemente. No se encontraron diferencias significativas en los

contenidos foliares de Mn, Zn y V medido en el año 1989 respecto a 1996.

Tanto en 1989 y 1996 el contenido de N, S, Fe, Na, Cu, Pb, V, Ni, Cr y Cd

16

fueron significativamente mayores en las hojas de los centros urbanos que

en las de áreas testigo, lo que refleja el alto grado de contaminación de la

zona urbana.

Alcalá et al., (2008), encontró asociaciones significativas entre 5 especies

arbóreas, con respecto a la acumulación de material particulado, en donde

las concentraciones de algunos metales como Ni, Cu, Co, V, Ti, Pb, dependió

de factores como el sitio, la estación o época del año y así como de la propia

especie.

Pourkhabbaz et al., (2010), observó que la densidad y ancho de estomas

en Platanus orientalis L. de las zonas urbanas eran menores que en las

áreas rurales y estos se encontraban ocluidos, limitando así el proceso de la

fotosíntesis y con ello el proceso de captura de carbono esto derivado del

deposito de material particulado que se encontró en las hojas. Similar a

esto, Tzvetkova y Kolarov, 1996), encontraron que las especies de Quercus

cerris L., Carpinus betulus L., Tilia argéntea, y Ailanthus glandulosa,

expuestas a la contaminación presenta cambios en la morfología de las

hojas, lo cual se refleja en una mayor inhibición de la tasa fotosintética y la

foto respiración.

Y así sucesivos trabajos que han tratado de realizar biomonitoreo de

especies a fin de cuantificar el grado de materiales tóxicos que se acumulan

sobre la vegetación urbana.

17

1.3 Planteamiento del problema

Se sabe que cerca del 80% del arbolado urbano en la Ciudad de México

esta compuesto por Fraxinus y Ligustrum (Benavides, 2002. Aunado a eso

Fraxinus se encuentra reportada como una especie tolerante a la

contaminación (Aksoy y Demerizen, 2006).

Algunos estudios que han medido el grado de acumulación de partículas

PM 10 en áreas en la vegetación de áreas urbanas, han encontraron que

dicho deposito o acumulación, genera cambios en los contenidos de clorofila,

anatomía y morfología foliar (Pourkhabbaz et al., 2010), efectos en la

asimilación de Nitrógeno (Rakesh et al., 2008), disminución de nutrientes y

en general daño foliar Rautio (2000). Derivado de lo anterior se han

probado diversas técnicas de limpieza de hojas, con la finalidad de

monitorear el impacto y el alcance de los contaminantes del aire sobre la

vegetación, dichas técnicas van desde simples métodos mecánicos, lavados,

hasta análisis químicos más complejos (Rossini y Ratio, 2003). El propósito

de este trabajo fue analizar estadísticamente la bioacumulación de las

partículas de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd en árboles de la especie Fraxinus

udhei en tres bosques urbanos de la Zona Metropolitana del Valle de

México.

1.4 Justificación

Actualmente existen algunos trabajos que han analizado los daños a la

salud que la contaminación atmosférica ha ocasionado a través del material

particulado en la ciudad de México; sin embargo, no se tiene muchos datos

del daño que éstas partículas ocasionan a la vegetación existente en los

bosques urbanos de la ciudad, ni si las especies utilizadas para bosques

18

urbanas tienen la capacidad de resistencia o tolerancia a los

contaminantes. Por lo que no se sabe a ciencia cierta:

La cantidad de material particulado PM10 que se encuentra presente

en las hojas de bosques urbanos de la ciudad de México de manera

superficial e interna.

La incidencia de material particulado que se deposita sobre los

bosques urbanos ocasionado por el tráfico vehicular, industrias y

diversas actividades antropogénicas.

El comportamiento y la distribución de las partículas dentro de los

bosques de acuerdo a las estaciones del año.

1.5 Objetivos

1.5.1 Objetivo general

Analizar la contaminación que se deposita en hojas de Fraxinus uhdehi

de tres bosques urbanos de la ciudad de México utilizando técnicas

estadísticas.

1.5.2 Objetivos particulares

Determinar la cantidad de metales acumulados sobre las hojas de

Fraxinus uhdei de tres bosques urbanos de la ciudad de México.

Obtener información sobre la distribución y comportamiento de

partículas PM10 dentro de los bosques urbanos de la ciudad de

México por estación del año.

19

Obtener información sobre la distribución y comportamiento de

partículas PM10 dentro de los bosques urbanos de la ciudad de

México según la ubicación del bosque.

Analizar la cantidad de material depositado sobre las hojas de

Fraxinus a través de técnicas estadísticas

1.6 Hipótesis

Hipótesis nula H0: No existen diferencias significativas del material

particulado depositado sobre hojas de Fraxinus en los tres bosques urbanos

y por ciclo estacional.

Hipótesis alternativa Ha: Existen diferencias significativas del material

particulado depositado sobre hojas de Fraxinus en los tres bosques urbanos

y por ciclo estacional.

II. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Aspectos Generales

2.1.1Área de estudio

El estudio se realizó en tres bosques urbanos de la ciudad de México

(Figura 1), los cuales se seleccionaron en función de la dirección de los

vientos que a traviesan la mayor parte del año la ciudad de México, y van

de NW- S. Dichos bosques son: Parque Naucalli, el cual cuenta con una

superficie de 42 ha y se localiza en la parte norte en las coordenada 19˚ 29 ́

27.6˝ LN, 99˚ 14 ́ 21.2˝ LW y que esta considerado como reserva ecológica,

ya que es una de las pocas áreas verdes que se localizan en la parte Norte.

Bosque de Chapultepec considerado como el área verde de mayor extensión

20

dentro de la ciudad, ocupando una superficie de 686.01 hectáreas (Casasola,

2006; GDF, 2006); éste se localiza al poniente de la Ciudad de México, entre

los paralelos 19°23’40” y 19°25’45” de latitud norte y los meridianos

99°10’40” y 99°14’15” de longitud oeste (PUEC-UNAM, 2002). Su altitud

varia según la sección, estas va desde los 2,250 a 2,300 m (Molina, 1979); y

el bosque de Tlalpan, ubicados en la parte sur de la ciudad en las

coordenadas 19˚ 17 ́ 38.2˝ LN, 99˚ 11 ́ 36.3˝LW y que desde 1997 tiene

categoría de Área Natural Protegida (ANP). Este parque, cuenta con una

superficie de 252 hectáreas, es considerado de mayor importancia biológica,

ya que en su superficie se garantiza la conservación y protección de

servicios ambientales como la captura de carbono, la infiltración de agua y

el control de la erosión.

Figura 1. Ubicación de las áreas de estudio

21

De cada sitio se colectaran hojas de árboles de la especie Fraxinus

uhdei (Figura 2), los cuales fueron seleccionados de acuerdo a un transecto

en cada bosque. Para este caso se consideró a Fraxinus, debido a que cerca

del 80% del arbolado urbano de la ciudad de México esta compuesto por

Fraxinus udhei y Ligustrum lucidum (Benavides, 2002); además Fraxinus

es una especie tolerante a la contaminación (Aksoy y Demerizen, 2006) y se

recomienda como arbolado urbano.

Figura 2. Arboles de Fraxinus udhei (fresno).

2.1.2 Delimitación de las áreas de muestreo

Para la colecta de hojas, se realizó un recorrido previo por los bosques

para ubicar los lugares en donde se localizó la especie. Una vez ubicados, se

realizó el trazo de un transecto tomando como referencias la presencia de

Fraxinus y las principales avenidas que rodean a los bosques. El trazo de

los transectos se hizo con ayuda del google earth y posteriormente en

22

campo, sobre las áreas y con ayuda de un sistema de posicionamiento global

(GPS).

2.1.3Muestreo

Para la toma de muestras, los transectos se marcaron a cada 50 m de

distancia entre uno y otro. Por bosque se colectaran hojas de 15 árboles en 4

ocasiones durante un año y de acuerdo a los ciclos estaciones primavera,

verano, otoño e invierno. La colecta de hojas se realizó siguiendo los

criterios de Wells et al., 1985.

Para la selección de hojas se consideró tomar una muestra

representativa de todo el dosel del árbol a una misma altura, en este caso a

6m. Una vez cortadas las hojas se colocaron dentro de bolsas, de plástico, se

etiquetaran y posteriormente se pasaron dentro de una hielera para su

transporte al laboratorio en donde se separaron tallos y ramas y se dejaron

únicamente foliolos de hojas.

Se pesaron 20 gr de muestra foliar y posteriormente realizó un lavado

con ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) di sódico a una relación molar

Pb/EDTA=0.12 y se agitaron durante 60 min en una placa de agitación de

va y ven. Posteriormente las muestras se vertieron en frascos de 100mL y

se almacenaron con acido nítrico (HNO3) a una concentración de 0.5

mL/1000 mL. Se realizó un segundo lavado con agua des ionizada y se agitó

nuevamente por 60 min y de la misma forma se almacenaron las muestras

que en el lavado anterior (figura 3).

23

Figura 3. Lavado de hojas.

Lo anterior con la finalidad de determinar la cantidad de material

particulado depositado superficialmente sobre las hojas.

Para la determinación de la cantidad de material particulado

internamente después de los lavados con EDTA o lo que se conoce como

bioacumulación, las muestras fueron secadas a 75˚C por 3 días o hasta que

tomaran peso constante y se molieron en un molino de la marca GI con una

maya de 5 mm. Se pesaron 0.25 gr de ésta muestra molida y se agregaron

6ml de ácido Nítrico, para posteriormente colocarse en un digestor tipo

micro ondas. Las muestras fueron aforadas a 25ml y filtradas con papel

watman sin cenizas del numero 45.

24

Figura 4. Proceso de digestión.

Para la lectura de las muestras obtenidas de lavados y las muestras

digestadas la lectura de metales se realizó con un equipo ICP (Inductively

Coupled Plasma) modelo 3000, para estimar la concentración de Cu, Zn,

Pb, Ni, Cr. Co y Cd.

2.2 Diseño estadístico

Previo al diseño del trabajo, se realizó una visita a los tres bosques

urbanos a fin de localizar si existía la especie de Fraxinus en los tres

bosques, la distribución de esta y además de lo anterior se efectuó una

colecta de 30 muestras foliares, la cual fue sometida al proceso de lavado y

digestión a fin de obtener datos y aplicar la fórmula para tamaño de

muestra; sin embargo, debido a cuestiones de presupuesto para la

realización de análisis químico se ajusto el tamaño de muestra, por lo que

se realizó una colecta por ciclo estacional, durante un año a hojas de 45

árboles de la especie Fraxinus uhdei distribuidos equitativamente en los

tres bosques urbanos, para lo cual se definió un transecto, procurando un

espaciamiento de 50 m entre árboles y cada uno de estos fue denominado

25

como sitio, esto se realizó por bosque; considerando además para las

condiciones particulares de cada bosque como distribución de la especie,

obstáculos y avenidas circundantes.

2.3 Análisis Estadístico

Se realizaron pruebas no paramétricas las cuales engloban una serie

de técnicas y procedimientos estadísticos que tienen como denominador

común la ausencia de asunciones acerca de la ley de probabilidad que sigue

la población de la que ha sido extraída la muestra (Berlanga y Rubio 2012).

Por tal razón es común referirse a ellas como pruebas de distribución libre,

ya que por la naturaleza de los datos para este trabajo no se cumplieron

criterios de normalidad y homocedasticidad por lo que no se pudieron

utilizar estadísticos paramétricos.

Para conocer si existían diferencias en la concentración de metales

por parque y ciclo estacional se aplicó una análisis de varianza por rangos

para lo que se utilizo el estadístico de Kruskal-Wallis (también llamada la

prueba H) el cual es una prueba no paramétrica que utiliza rangos de datos

muestrales de tres o más poblaciones independientes. Se utiliza para

probar la hipótesis nula de que las muestras independientes provienen de

poblaciones con medianas iguales (Marques, 2001). Todos los análisis

estadísticos se realizaron con el paquete MINITAB® Release 14.1.

26

III. Resultados

3.1 Diferencias entre contenidos de metales por parques

Las concentraciones promedio de Cobre (Cu), Zinc (Zn), Plomo (Pb),

Níquel (Ni), Cromo (Cr), Cobalto (Co) y Cadmio (Cd) se reportan en las

tablas 1 y 2, para muestras lavadas y no lavadas.

Tabla 1. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co, Cd, encontradas en los

bosques en material foliar sin lavar; significado de comparación *p ≤ 0.05,

** p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001.

Elemento Concentraciones (mg/Kg)

Cu 8.97 ± 6.87**

Zn 18.46 ± 13.49

Pb 0.79 ± 0.27***

Ni 1.97 ± 0.01***

Cr 0.35 ± 0.45***

Co 0.72 ± 1.66

Cd 0.09 ± 0.14***

27

Tabla 2. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co, Cd, encontradas en los

bosques en material foliar lavado; significado de comparación *p ≤ 0.05, **

p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001.

Se encontró que existen diferencias significativas en las

concentraciones para los bosques de Naucalli, Chapultepec y Tlalpan tanto

en muestras lavadas como no lavadas.

En las hojas que no fueron lavadas en Zn y Co no se observaron

cambios significativos en su concentración, lo que indica que son similares

las concentraciones en los tres parques; mientras que para Pb, Ni, Cr y Cd

que son metales que emana de la combustión vehicular la significancia es

alta (p ≤ 0.001), lo que demuestra que existen diferencias en las

concentraciones de estas partículas según el bosque y en al menos uno de

ellos puede existir un mayor deposito.

Para la bioacumulación (material foliar sin lavar) Cu, Zn, Pb, Cr y Cd

presentan diferencias significativas en sus concentraciones, mientras que el

deposito de Ni se mantiene igual en los tres bosques. En el caso el Co al

Elemento Concentraciones (mg /Kg)

Cu 4.98 ± 7.57***

Zn 9.98 ± 17.68***

Pb 0.001± 0.007***

Ni 0.039 ± 0.004

Cr 0.043 ± 0.006***

Co ND= No Determinado

Cd 0.03 ± 0.05***

28

lavar, las concentraciones disminuyeron a tal grado que ya no se

detectaron.

Con los datos obtenidos se observó que, en el material foliar lavado se

presentaron pérdidas de metales, tal y como lo reportan otros estudios que

sometieron a la vegetación a alguna técnica de lavado Porter, 1986; Rossini

et al., 2003; Santitoro et al., 2004; Ülkühan et al., 2010; entre otros. Para

Pb y Co las concentraciones disminuyeron a tal grado que fue difícil su

detección con el equipo.

De manera gráfica también se observó que entre la concentración

total y la bioacumulación se dieron perdidas al lavar las hojas (figuras 5 y

6). En la mayoría de los casos tal y como se observa la disminución de las

partículas es casi de un 50%.

Figura 5. Concentración de metales en material foliar sin lavar.

29

Figura 6. Concentración de metales en material foliar lavado

3.2 Diferencias entre contenidos de metales por ciclo estacional

Por ciclo estacional tanto para hojas lavadas y no lavadas se encontró

que existieron diferencias significativas en la concentración de metales

(Cuadros 3 y 4). Para el caso del ciclo primavera Cu, Pb, Cr y Cd presentan

diferencias significativas en los contenidos, no así en Zn y Ni en donde las

concentraciones no son significativas lo cual indica que se parecen, además

es importante resaltar que en este ciclo estacional de primavera fue en uno

de las épocas estacionales del año en las que se apreciaron diferencias

ligeras en la concentración; el bosque urbano que presento una ligera

concentración mayor fue Nacalli quizás por la ubicación que tiene, ya que

se encuentra en la parte del Norte del estado de México, cercano a la zona

industrial y colindante con una parte del Periférico.

30

En el verano se observa un ligero aumento de todos los metales con

respecto a la primavera a excepción de cromo y cobalto, esto quizás se debe

al aumento de humedad en la atmosfera ya que en otros estudios como los

que realizaron Kumar y Tripathi, 2008. Se encontró que la humedad en las

hojas ayuda en la captura de polvo atmosférico.

En los periodos de otoño e invierno las concentraciones de Cu y Zn

disminuyen ligeramente. Sin embargo, para el elemento Co las

concentraciones aumentan. Lo cual quizás se deba a que a temperatura

normal, el cobalto es estable en el aire y solo se oxida cuando se calienta

cosa que ocurre en primavera y verano en donde las temperaturas

aumentan.

Para el invierno las concentraciones detectadas de Pb fueron mayores, lo

cual se puede atribuir a la humedad atmosférica que presenta la Zona

Metropolitana del Valle de México (ZMVM) para esas épocas en donde

además también se sabe que los niveles de contaminación son mas altos

debido a este incremento de humedad, y combinado con las propias

características anatómicas y morfológicas de las hojas esta fijación puede

aumentar (Somashekar et al, 1999; Garg et al, 2000).

31

Tabla 3. Diferencias entre contenidos de metales por parque en material sin

lavar. Significado de comparación *p ≤ 0.05, ** p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001.

Elemento Primavera

(mg/Kg)

Verano

(mg/Kg)

Otoño

(mg/Kg)

Invierno

(mg/Kg)

Cu 11.01 ± 0.08** 13.53 ± 8.12** 5.78 ± 3.03* 5.58 ± 3.373

Zn 24.46 ± 12.11 28.70 ± 15.89** 10.34 ± 4.39* 10.35 ± 4.37

Pb 0.07 ± 0.001* 0.31 ± 0.27 0.01 ± 0.003*** 2.79 ± 4.69

Ni 0.99 ± 0.001 6.89 ± 12.85* 0.005 ±

0.006***

0.004 ±

0.004**

Cr 0.48 ± 0.58*** 0.48 ± 0.53 0.002 ±

0.001***

0.44 ±

0.99***

Co N/D N/D 2.42 ± 0.71** 0.45 ±

0.92***

Cd 0.11 ±0.08*** 0.13 ± 0.12*** 0.0006 ±

0.00007

0.11 ± 0.22

N/D= No Determinado

Para el caso del material lavado también se observan diferencias

significativas en la concentración de los metales (Cuadro 4). Se aprecia que

al compararlos con el material sin lavar (Cuadro 3) disminuye la

concentración.

En la primavera y el verano Cu, Zn y Cr presentan diferencias

significativas, mientras que el Co al igual que en el material foliar lavado

sigue sin ser determinado por el ICP, además en el verano también en Cd

se observan diferencias significativas entre concentraciones. Para el otoño

el Cd se pierde al lavar y para el invierno el Pb aumenta ligeramente con

32

respecto a las otras épocas estacionales, sin embargo no existen diferencias

significativos. En general se pudo apreciar que al lavar disminuye la

concentración de metales depositados sobre las hojas, tal y como lo observó

Aksoy y Demerizen, 2006.

Tabla 4. Diferencias entre contenidos de metales por parque en material

lavado. Significado de comparación *p ≤ 0.05, ** p ≤ 0.01 y ***p ≤ 0.001.

Elemento Primavera

(mg/Kg)

Verano

(mg/Kg)

Otoño

(mg/Kg)

Invierno

(mg/Kg)

Cu 9.75 ± 5.99* 10.14 ±

5.93***

0.014 ± 0.008* 0.014 ±

0.009***

Zn 20.78 ±

12.11***

19.09 ±

7.46**

0.02 ± 0.01* 0.03 ± 0.02***

Pb 0.02 ± 0.001 0.003 ± 0.001 0.006 ± 0.004 0.008 ± 0.004

Ni 0.02 ± 0.001 0.10 ± 0.001 0.005 ± 0.006 0.004 ± 0.008

Cr 0.09 ±

0.15***

0.081 ±

0.001*

0.001 ± 0.001 0.006 ± 0.003***

Co N/D N/D 0.002 ±

0.001**

N/D

Cd 0.05 ± 0.04 0.07 ±

0.11***

N/D 0.0008 ±

0.0002***

N/D= No Determinado

Gráficamente se observo en todos los casos que al lavar el material

foliar se perdieron metales (Figuras 7, 8, 9 y 10). Para la primavera y el

verano las concentraciones de Cu y Zn son similares en muestras lavadas y

33

no lavadas, no así con el resto de los metales. En general se observa que el

verano y el otoño presentan concentraciones similares.

Figura 7. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional primavera. a) material sin lavar b)material lavado.

Figura 8. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional verano. a) material sin lavar b)material lavado.

a) b)

b) a)

34

En el otoño y el invierno las concentraciones son similares (Figuras 9 y 10),

al lavar el material se aprecia que hay perdidas de este, para el caso del Pb

que es un elemento que de manera natural no se encuentra en las plantas,

se aprecia que en el invierno (Figura 10) es donde se encuentran las

mayores concentraciones.

Figura 9. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional otoño. a) material sin lavar b)material lavado.

a)

35

Figura 10. Concentraciones de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr. Co y Cd. Para el periodo

estacional invierno. a) material sin lavar b)material lavado.

En relación a las cantidades permisibles de cada elemento en

vegetación urbana de acuerdo a lo que reporta Kalra (1998) se encontró

que Cu y Zn se encuentran dentro de lo permisible en todos los ciclos

estacionales, El plomo se encuentra ligeramente excedido en invierno se

atribuye esto quizás al aumento de la humedad para la ZMVM en la época

invernal. El Níquel se encuentra excedido en el verano y específicamente se

observo que en el bosque de Tlalpan ya que este colinda con un famoso

parque que recibe millones de visitas en el verano. El cobalto solo se

dispara en el otoño y el Cadmio en casi todos los casos a excepción del otoño

se encuentra por arriba de lo permitido en vegetación urbana (Cuadro 5).

b) a)

Tabla 5.Concentración de metales permitidos en vegetación urbana con

respecto a los encontrados en este estudio por ciclo estacional.

En general y comparando con los datos que reportan Kalra (1998) se

encontró que existe un deposito excedente de partículas PM10 en la

vegetación urbana de los bosques de Naucalli, Chapultepec y Tlalpan y que

algunos de estos elementos como el Pb, Cd, Cr y Ni que no deberían de

estar de manera natural en la vegetación, se hacen presentes, dichos

elementos provenientes de la actividad antropogénicas, la combustión y la

industria. Además también existen variaciones de este depósito según la

ubicación del parque y el ciclo estacional en el que fueron tomadas las

muestras foliares.

Metales Concentraciones

permitidas en

vegetación

urbana (mg/Kg)

Medianas determinadas en las

concentraciones de los bosques urbanos de

la ZMVM (mg/Kg)

Primavera Verano Otoño Invierno

Cu 5-30 11.01 13.53 5.79 5.58

Zn 27-100 24.46 28.70 10.34 10.35

Pb 1 0.07 0.31 0.01 2.79

Ni 1.5 0.99 6.89 0.01 0.01

Cr 1.5 0.48 0.48 0.01 0.44

Co 0.2 0 0 2.42 0.45

Cd 0.05 0.11 0.13 0 0.11

37

IV. Conclusiones

Existen diferencias significativas entre las concentraciones de

metales por bosque urbano, esto según la ubicación geográfica de

este, en general se observo que el Parque Naucalli es diferente del

bosque de Chapultepec y Tlalpan.

Existen diferencias significativas entre las concentraciones de

metales por bosque según la época estacional, en el invierno es donde

se encontraron las mayores concentraciones de metales.

Al lavar el material foliar se dieron perdidas de metales pesados en el

material hasta en un 50%.

El parque Naucalli presenta contenidos de plomo y níquel que son

metales no esenciales y no presentes de manera natural en las

plantas si no que son producto de la combustión o algunas otras

actividades antropogénicas

En general el bosque que presenta las menores concentraciones de

metales pesados es el bosque de Tlalpan salvo en la estación de

verano en donde fue el único que presento contenidos de plomo, lo

cual se pudiera explicar debido a su ubicación cercana al parque six

flags.

La vegetación urbana puede fungir como un sumidero de partículas

contaminantes producidas por la actividad antropogénicas

promoviendo con ello que muchas de estas partículas no lleguen a

nuestros pulmones.

38

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